IBM 1401

La IBM 1401 es una computadora decimal de longitud de palabra variable que IBM anunció el 5 de octubre de 1959. El primer miembro de la exitosa serie IBM 1400 , fue diseñado para reemplazar los equipos de registro de unidades para procesar datos almacenados en tarjetas perforadas y para proporcionar servicios periféricos a computadoras más grandes. ^{[ 1 ]} IBM considera a la 1401 como el Ford Modelo T de la industria informática debido a su gran popularidad. ^{[ 2 ]} Se produjeron más de 12 000 unidades y muchas fueron arrendadas o revendidas después de ser reemplazadas por tecnología más reciente. La 1401 fue retirada del mercado el 8 de febrero de 1971.

El proyecto 1401 evolucionó a partir de un proyecto de IBM llamado "World Wide Accounting Machine" (WWAM), que a su vez fue una reacción al éxito del Bull Gamma 3. ^{[ 3 ]}

El 1401 se utilizó como sistema independiente junto con equipos de tarjetas perforadas de IBM. También se utilizó como equipo auxiliar para sistemas IBM de las series 700 o 7000. ^{[ 4 ]}

El alquiler mensual para 1401 configuraciones comenzó en US$2,500 (equivalente a unos US$ 27,600 en la actualidad). ^{[ 5 ]} La demanda superó las expectativas.

"IBM se sorprendió gratamente (quizás incluso se escandalizó) al recibir 5200 pedidos en tan solo las primeras cinco semanas , ¡ más de lo previsto para toda la vida útil de la máquina!" ^{[ 6 ]} A finales de 1961, las 2000 unidades instaladas en EE. UU. representaban aproximadamente una cuarta parte de todos los ordenadores electrónicos de programa almacenado de todos los fabricantes. El número de 1401 instalados alcanzó un máximo de más de 10 000 a mediados de la década de 1960. "En total, a mediados de la década de 1960, casi la mitad de todos los sistemas informáticos del mundo eran sistemas tipo 1401." ^{[ 6 ]} El sistema se comercializó hasta febrero de 1971. ^{[ 7 ]}

El 1401, comúnmente utilizado por pequeñas empresas como su principal máquina de procesamiento de datos, también se empleaba frecuentemente como controlador de periféricos fuera de línea para ordenadores centrales . En dichas instalaciones, por ejemplo, con un IBM 7090 , los ordenadores centrales utilizaban únicamente cinta magnética para la entrada y salida de datos. El 1401 era el encargado de transferir los datos de entrada desde periféricos lentos (como el lector-perforador de tarjetas IBM 1402 ) a la cinta, y los datos de salida desde la cinta al perforador de tarjetas, la impresora IBM 1403 u otros periféricos. Esto permitía que el rendimiento del ordenador central no estuviera limitado por la velocidad del lector de tarjetas o la impresora. (Para más información, consulte la sección de cola de impresión ). Algunas instalaciones posteriores (por ejemplo, en la NASA) incluían el 1401 como controlador de periféricos frontal para un IBM 7094 en un sistema de acoplamiento directo (DCS).

Algunos miembros de IBM, en particular John Haanstra , un ejecutivo a cargo del despliegue del modelo 1401, apoyaron su continuidad en modelos más grandes para satisfacer necesidades cambiantes (por ejemplo, el IBM 1410 ), pero la decisión tomada en 1964 por la cúpula directiva de centrar los recursos en el System/360 puso fin a estos esfuerzos de forma bastante repentina.

IBM se enfrentaba a una amenaza competitiva por parte del Honeywell 200 ^{[ 8 ] [ 9 ]} y la incompatibilidad del 360 con el diseño 1401. IBM fue pionera en el uso de la emulación de microcódigo , en forma de ROM , para que algunos modelos del System/360 pudieran ejecutar programas 1401. ^{[ 10 ]}

Debido a su popularidad y producción en masa, el IBM 1401 fue considerado a menudo como el primer ordenador central electrónico introducido en varios países, como Singapur (1963; para la Junta del Fondo Central de Previsión ) ^{[ 11 ]} y Corea del Sur (1967; para la Junta de Planificación Económica ). ^{[ 12 ] [ 13 ]} Durante la década de 1970, IBM instaló muchos 1401 en India y Pakistán , donde estuvieron en uso hasta bien entrada la década de 1980.

Dos sistemas 1401 han sido restaurados a su estado operativo en el Museo de Historia de la Computación en Mountain View, California . ^{[ 14 ] [ 15 ]}

Cada carácter alfanumérico del 1401 está codificado por seis bits , llamados B, A, 8, 4, 2, 1. Los bits B y A se denominan bits de zona y los bits 8, 4, 2, 1 se denominan bits numéricos , términos tomados de la tarjeta perforada de 80 columnas de IBM .

• Para los dígitos del 1 al 9, los bits B,A son cero, el dígito BCD se codifica en los bits 8,4,2,1 . El dígito 0 se codifica en 8,2 .
• Para los caracteres alfabéticos, la configuración de bits se deriva de las perforaciones de zona y dígito del código de caracteres de tarjeta perforada de 80 columnas de IBM : B, A de 12 , B de 11 y A de 0 ; la configuración de bits 8, 4, 2, 1 de la codificación BCD de las perforaciones del 1 al 9. Por lo tanto, la letra A, 12,1 en el código de caracteres de tarjeta perforada, se codifica como B,A,1 .
• Las codificaciones de los caracteres de las tarjetas perforadas con dos o más dígitos se pueden encontrar en la tabla de códigos de caracteres y de operación .

IBM denominó al código de caracteres del 1401 BCD ("decimal codificado en binario"), aunque ese término describe únicamente la codificación de dígitos decimales. ^{[ 16 ]} La secuencia de intercalación alfanumérica del 1401 es compatible con la secuencia de intercalación de tarjetas perforadas.

Cada ubicación de memoria está asociada a dos bits: C ( para la comprobación de paridad impar) y M (para la marca de palabra ). M está presente en la memoria, pero no en las tarjetas perforadas, y debe configurarse mediante instrucciones especiales de la máquina; al imprimir la memoria, normalmente se muestra subrayando el carácter. C se calcula automáticamente y tampoco está presente en las tarjetas perforadas.

Cada ubicación de memoria tiene, por lo tanto, los siguientes bits:

CBA 8 4 2 1 M

El 1401 estaba disponible en seis configuraciones de memoria : 1400, 2000, 4000, 8000, 12000 o 16000 caracteres. ^{[ a ]} ​​Cada carácter es direccionable, con direcciones que van desde 0 hasta 15999. Un número muy reducido de 1401 se ampliaron a 32000 caracteres a petición especial. ^{[ 17 ]}

Algunas operaciones utilizan ubicaciones de memoria específicas (estas ubicaciones no están reservadas y pueden usarse para otros fines). La operación "Leer una tarjeta" almacena las 80 columnas de datos de una tarjeta en las ubicaciones de memoria 001-080. Los registros de índice 1, 2 y 3 se encuentran en las ubicaciones de memoria 087-089, 092-094 y 097-099, respectivamente. La operación " Perforar una tarjeta" graba el contenido de las ubicaciones de memoria 101-180 en una tarjeta. La operación "Escribir una línea" imprime el contenido de las ubicaciones de memoria 201-332.

El formato de instrucciones del 1401 es

 Código de operación con [ dirección A o I o unidad [ dirección B ] ] [ modificador ] marca denominativa

Los códigos de operación constan de un carácter. Las direcciones de memoria ("I" indica el destino de la bifurcación, "A" y "B" representan los datos) y la dirección de la unidad constan de tres caracteres. El modificador del código de operación consta de un carácter. La longitud de la instrucción es de 1, 2, 4, 5, 7 u 8 caracteres. La mayoría de las instrucciones deben ir seguidas de una marca de palabra (requisito que se cumple habitualmente con la marca de palabra que incluye el código de operación de la siguiente instrucción).

Consulte los códigos de caracteres y de operaciones para obtener una lista de las operaciones.

Una dirección de memoria de tres caracteres en una instrucción es una codificación de una dirección de memoria de cinco dígitos. Los tres dígitos de orden inferior de la dirección de cinco dígitos, del 000 al 999, se especifican mediante los bits numéricos de los tres caracteres. Los bits de zona del carácter de orden superior especifican un incremento de la siguiente manera: A 1000, B 2000, B y A juntos 3000, lo que da una capacidad de direccionamiento de 4000 ubicaciones de memoria. Los bits de zona del carácter de orden inferior especifican incrementos de 4000, 8000 o 12000, para direccionar 16000 ubicaciones de memoria (con una unidad de almacenamiento IBM 1406 ). ^{[ b ]} Por ejemplo, la dirección de tres caracteres "I99" es una referencia a la ubicación de memoria 3000 + 999, o 3999.

Los bits de zona del carácter central de una dirección de memoria de tres caracteres pueden especificar uno de los tres registros de índice , una de las muchas características opcionales.

Los operandos a los que hacen referencia las direcciones A y B pueden ser: una única ubicación de memoria, un campo de longitud variable o un registro de longitud variable. Los campos de longitud variable se direccionan en su posición de orden inferior (la más alta), y su longitud se define mediante una marca de palabra ubicada en su posición de orden superior (la más baja). Cuando se realiza una operación como la suma, el procesador comienza en la posición de orden inferior de los dos campos y avanza hasta la de orden superior, tal como lo haría una persona al sumar con lápiz y papel.

El único límite en la longitud de dichos campos es la memoria disponible. Las instrucciones aplicables a campos de longitud variable incluyen: Sumar , Restar , Multiplicar , Dividir , Comparar , Mover caracteres a la marca de palabra A o B , Mover caracteres y editar . Uno o más campos de longitud variable adyacentes pueden formar un registro de longitud variable. Un registro de longitud variable se direcciona en su posición de orden superior, su longitud definida por un carácter de marca de grupo con una marca de palabra o un carácter de marca de registro en su posición de orden inferior. La instrucción Mover caracteres de registro o marca de grupo se puede utilizar para ensamblar un bloque de registros. Un registro de longitud variable, o un bloque de registros, que se va a escribir en cinta magnética se direcciona en su posición de orden superior, su longitud definida por un carácter de marca de grupo con una marca de palabra inmediatamente después de su posición de orden inferior.

Una secuencia de operaciones en campos adyacentes puede "encadenarse", utilizando las direcciones que quedaron en los registros de direcciones tras la operación anterior. Por ejemplo, la suma de campos de datos adyacentes podría codificarse como A 700,850, A 695,845, A 690,840. Con el encadenamiento, esto puede codificarse como A 700,850, A, A- omitiendo la dirección de datos de la segunda y tercera instrucción. ^{[ 18 ]}

Cuando se presiona el botón CARGAR en el lector-perforador de tarjetas 1402, se lee una tarjeta en las ubicaciones de memoria 001–080, se establece una marca de palabra en la ubicación 001 para indicar que es una instrucción ejecutable, se borran las marcas de palabra en las ubicaciones 002-080 (si las hay) y la ejecución comienza con la instrucción en la ubicación 001. Esta es siempre la instrucción Set Word Mark diádica , para establecer marcas de palabra en las dos palabras (instrucciones) siguientes. Una sola instrucción Set Word Mark puede establecer dos marcas de palabra, pero requiere que una de ellas haya estado presente previamente, por lo que se necesita una secuencia de estas instrucciones, que establecen incrementalmente marcas de palabra en el código o los datos del programa, y ​​establecen marcas de palabra para las instrucciones Set Word Mark subsiguientes . La ejecución de las instrucciones en la tarjeta continúa, estableciendo marcas de palabra, cargando el programa en la memoria y luego saltando a la dirección de inicio del programa. Para leer las tarjetas subsiguientes, se debe ejecutar un comando de lectura explícito (código de operación ) como última instrucción en cada tarjeta para transferir el contenido de la nueva tarjeta a las ubicaciones 001–080. Tenga en cuenta que las marcas de palabras no se borran al ejecutar el comando de lectura , sino que se conservan para la siguiente tarjeta que se lea. Esto resulta conveniente, ya que gran parte de la función de las primeras tarjetas es establecer las marcas de palabras en las ubicaciones correctas; al tener establecidas las primeras seis marcas de palabras, el programador no necesita volver a establecerlas.1

Se pueden escribir programas de una sola tarjeta para diversas tareas. Era común encontrar un programa de una sola tarjeta para imprimir la baraja que le seguía y otro para duplicar una baraja en la perforadora. Consulte el sitio web de Tom Van Vleck. ^{[ 21 ]} Aquí hay un programa de una sola tarjeta que imprimirá "¡HOLA, MUNDO!". Al presionar CARGAR (arriba) se lee una tarjeta y comienza la ejecución en 001 (la primera ,). El programa establecerá automáticamente sus propias marcas de texto, suponiendo que la primera ,ya tenga una.

,036008,040015,044022,051029,052053/299/332L0652132.HELLO, WORLD!

Siguiendo la notación convencional de IBM, los guiones bajos muestran dónde se colocan las marcas de palabra en la memoria una vez que se ha ejecutado el programa; en las tarjetas perforadas no se indicarían visualmente ni estarían presentes en los datos perforados.

El programa es:

• Establecer marca de palabra ( ,operandos de código de operación 036 008). Esta debe ser siempre la primera instrucción, y uno de sus operandos debe ser siempre 008; de lo contrario, la siguiente instrucción no tendría una marca de palabra que indique que es una instrucción ejecutable.
• Marcas de palabra adicionales . Los guiones bajos muestran dónde se encuentran las marcas de palabra después de completar todos ,los códigos de operación. Solo se necesitan las marcas de palabra a partir de la 036 para la parte central del programa; las marcas de palabra hasta la 029 solo se necesitan para las instrucciones de Marca de palabra . Dado que el núcleo del programa necesita seis marcas de palabra, se necesitan cinco instrucciones de Marca de palabra en total. La razón por la que se necesita una menos es porque la última Marca de palabra no necesita desperdiciar un operando en otras Marcas de palabra.
• Borrar almacenamiento : el resto del área de impresión 299-200 (operando de código /de operación 299)
• Borrar almacenamiento : parte del área de impresión 332-300 (operando de código /de operación 332)
• MuévaseHELLO, WORLD! al área de impresión (código de operación L, operandos 065 y 213. El movimiento se detiene debido a la marca de palabra en la ubicación 052 (que, cumpliendo una doble función, también define el final de la instrucción de parada y salto)).
• Escriba una línea en la impresora (código de operación 2: "HOLA, MUNDO!" se imprimirá en las 13 posiciones más a la izquierda de la impresora).
• Detener (código de operación .)

La mayor parte de los circuitos lógicos del 1401 son de un tipo de lógica de diodo-transistor (DTL), que IBM denominó CTDL (Complemented Transistor Diode Logic) . Otros tipos de circuitos de IBM se denominaron: Alloy (algo de lógica, pero principalmente varias funciones no lógicas, llamadas así por los transistores de aleación de germanio utilizados), CTRL ( Complemented Transistor Resistor Logic , un tipo de lógica de resistencia-transistor (RTL)). Las actualizaciones posteriores (por ejemplo, la interfaz de cinta TAU-9) utilizan un tipo de DTL más rápido que utiliza transistores de "deriva" (un tipo de transistor inventado por Herbert Kroemer en 1953) por su velocidad, que IBM denominó SDTDL (Saturated Drift Transistor Diode Logic) . Los niveles lógicos típicos de estos circuitos eran (nivel S y U) alto: 0  V a -0,5 V, bajo: -6  V a -12  V; (Nivel T) alto: 6  V a 1  V, bajo: -5,5  V a -6  V.

Estos circuitos están construidos con componentes discretos (resistencias, condensadores, transistores) montados en placas de circuito impreso de papel-epoxi de una sola cara , ya sea de 64 x 114 mm (2,5 x 4,5 pulgadas ) con un conector de borde chapado en oro de 16 pines (de ancho simple) o de 136,5 x 114,3 mm (5,375 x 4,5 pulgadas ) con dos conectores de borde chapados en oro de 16 pines (de ancho doble), a las que IBM denominaba tarjetas SMS ( Sistema Modular Estándar ). La cantidad de lógica en una tarjeta es similar a la de un paquete SSI de la serie 7400 o un paquete MSI más simple (por ejemplo, de tres a cinco puertas lógicas o un par de biestables en una tarjeta de ancho simple, hasta unas veinte puertas lógicas o cuatro biestables en una tarjeta de ancho doble).  

Las tarjetas SMS se insertaban en zócalos en bastidores abatibles con bisagras, a los que IBM se refería como puertas .

Los módulos utilizados eran bastante delicados, en comparación con los equipos de registro de unidades anteriores, por lo que IBM los envió envueltos en un material de embalaje de reciente invención: plástico de burbujas . Este fue uno de los primeros usos generalizados de este material de embalaje; impresionó enormemente a los destinatarios y le dio gran publicidad.

Como la mayoría de las máquinas de la época, la 1401 utiliza memoria de núcleo magnético . Los núcleos tienen aproximadamente 1  mm de diámetro y utilizan una disposición de cuatro cables (x, y, detección e inhibición). La memoria está organizada en planos de 4000 núcleos cada uno, almacenando cada núcleo un bit. Una pila de ocho de estos planos almacena los seis bits de datos, el bit de marca de palabra y el bit de paridad para 4000 ubicaciones de memoria. Junto con ocho planos adicionales con menos núcleos para funciones de almacenamiento adicionales, esto conformaba un módulo de memoria de 4000 caracteres. ^{[ 22 ]} Uno de estos módulos se aloja dentro de la carcasa principal de la 1401. Los sistemas solían estar disponibles con dos, tres o cuatro de estos módulos. Los módulos adicionales se encuentran en una caja adicional, la Unidad de Memoria de Núcleo 1406, que mide aproximadamente 60 cm x 60 cm y 90 cm de alto.

Los operandos en la memoria se acceden de forma serial, una ubicación de memoria a la vez, y el 1401 puede leer o escribir una ubicación de memoria dentro de su tiempo de ciclo básico de 11,5 microsegundos. ^{[ 23 ]}

Todos los tiempos de instrucción se citan en múltiplos de este tiempo de ciclo. ^{[ 24 ]}

La impresora IBM 1403 se presentó en octubre de 1959 junto con el sistema de procesamiento de datos 1401. La impresora representó un desarrollo completamente nuevo.

El software de IBM para el modelo 1401 incluía:

• 1401 Ensamblador del sistema de programación simbólica.
• Autocoder on Tape, un ensamblador más avanzado, requería al menos 4000 caracteres de memoria y cuatro unidades de cinta.
• El sistema Autocoder on Disk, similar al Autocoder on Tape pero no compatible con este, requería al menos una unidad de disquete 1311.
• COBOL requería al menos 4000 caracteres de memoria y cuatro unidades de cinta.
• FARGO (Fourteen-o-one Automatic Report Generation Operation), un predecesor de RPG, requería al menos 4000 caracteres de memoria.
• FORTRAN II requería al menos 8000 caracteres de memoria; el compilador Fortran 1401 se describe en Haines, LH (1965), más abajo. Para generar código para memorias pequeñas, el compilador Fortran utilizaba una forma pionera de " código p " interpretado, aunque sus programadores no le habían puesto nombre a lo que hacían.
• FORTRAN IV requería al menos 12000 caracteres de memoria y cuatro unidades de cinta o al menos una unidad de disco IBM 1311 .
• RPG (Generador de Programas de Informes); el RPG básico requiere al menos 4000 caracteres de memoria.

Para consultar el catálogo de software IBM 1401, véase la serie IBM 1400 .

Los códigos de operación del 1401 son caracteres individuales. En muchos casos, sobre todo para las instrucciones más comunes, el carácter elegido es un mnemónico para la operación: A para sumar, B para bifurcar, S para restar, etc.

En octubre de 2006, el músico vanguardista islandés Jóhann Jóhannsson publicó el álbum IBM 1401, A User's Manual a través de la editorial musical 4AD . ^{[ 26 ]} El concepto se basa en el trabajo realizado en 1964 por su padre, Jóhann Gunnarsson, ingeniero jefe de mantenimiento de una de las primeras computadoras del país, y Elías Daviðsson , ^{[ 27 ]} uno de los primeros programadores del país. El álbum fue escrito originalmente para un cuarteto de cuerdas, órgano y electrónica, y para acompañar una pieza de danza de su amiga y colaboradora de larga data, Erna Ómarsdóttir. Para la grabación del álbum, Jóhann lo reescribió para una orquesta de cuerdas de sesenta instrumentos, añadiendo un nuevo movimiento final e incorporando electrónica y grabaciones antiguas en cinta de carrete a carrete de una 1401 que cantaba, encontrada en el ático de su padre. ^{[ 27 ]}

Más conocidos son varios programas de demostración para reproducir música en radios de transistores colocadas en la CPU ^{[ 28 ]} y "arte" informático, principalmente imágenes kitsch impresas con X y 0 en impresoras de cadena. ^{[ 29 ]} Otros programas generaban música haciendo que la impresora imprimiera grupos/secuencias particulares de caracteres utilizando el impacto de los martillos de la impresora para generar tonos.

La primera computadora que se introdujo en Nepal para realizar el censo, en 1971, fue una IBM 1401. El censo del país duró aproximadamente un año. En aquel entonces, la población de Nepal era de unos 10 millones de habitantes.

Una IBM 1401 montada sobre camión y configurada en 1960 para uso militar fue designada como computadora portátil y apodada DataMobile. ^{[ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]}

• Serie IBM 1400
• Honeywell 200
• Toro Gamma 10

• Sistema IBM 1401 - 50.º aniversario en el Museo de Historia de la Computación (YouTube, 19 de noviembre de 2009)
• Presentación en francés del IBM 1401 con subtítulos en inglés (YouTube, 20 de abril de 2014)
• IBM 1401 para Roper Corporation YouTube 14 de mayo de 2015
• El IBM 1401 compila y ejecuta FORTRAN II (YouTube, 2 de febrero de 2018)

• Bashe, Charles J .; Johnson, Lyle R.; Palmer, John H.; Pugh, Emerson W. (1986). Las primeras computadoras de IBM . MIT. pp. 717. ISBN  0-262-02225-7.Capítulo 12 Ampliando la base, páginas 465-494, una historia del desarrollo de los modelos 1401 y 1403 de IBM.
• Resumen del sistema IBM 1401 (PDF) . IBM. Abril de 1966. A24-1401-1. Archivado (PDF) del original el 10 de octubre de 2022.Breves descripciones de las características, componentes, configuraciones y funciones especiales de la máquina.
• Sistema de procesamiento de datos IBM 1401: Manual de referencia (PDF) . IBM. Abril de 1962. A24-1403-5. Archivado del original (PDF) el 9 de agosto de 2010.

• 1401 documentos en bitsavers.org
• Un siglo de inteligencia: La IBM 1401 (1959) . IBM Social Media. 16 de noviembre de 2009. Archivado del original el 9 de marzo de 2011. Consultado el 17 de noviembre de 2009 .El video recoge las reflexiones y opiniones de algunos de los miembros originales del equipo 1401, grabadas en una reunión celebrada en Endicott, Nueva York, en 2009. Incluye imágenes de los vídeos promocionales de 1401.
• 1401 vídeos y sonidos
• 1401s que he conocido , Tom Van Vleck
• LH Haines (1965). "Compilación en serie y el compilador FORTRAN 1401" . IBM Systems Journal . 4 (1): 73–80 . doi : 10.1147/sj.41.0073 . Archivado del original el 14 de febrero de 2012. Recuperado el 30 de septiembre de 2008 .Este artículo fue reimpreso, editado, en ambas ediciones de Lee, John AN (1967). Anatomy of a Compiler (1.ª y 1974 2.ª ed.). Van Nostrand Reinhold. 
• Música inspirada en el 1401: "IBM 1401: Manual de usuario" de Johann Johannsson - CD / LP
• una tarjeta SMS de doble ancho utilizada en el 1401 utilizaba transistores de aleación de germanio
• Shirriff, Ken (febrero de 2021). "Arranque del IBM 1401: Cómo una computadora de tarjetas perforadas de 1959 carga un programa" .
• Shirriff, Ken (marzo de 2021). "Transistores de germanio: circuitos lógicos en la computadora IBM 1401" .
• Jaeger, Jay (GitHub) IBM1410FPGA (VHDL) IBM1410Console (C#)